СМЕННЫЙ УЗЕЛ ПОДШИПНИКОВ, НАПРИМЕР, ДЛЯ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ Российский патент 2011 года по МПК B60B27/00 F16C41/04 F16C19/54 F16C35/67 F16C33/76 F16C19/36 

Изобретение относится к сменному узлу подшипников, например, для грузовых автомобилей со ступицей колеса и двумя коническими роликоподшипниками, соответственно имеющими наружное кольцо и внутреннее кольцо, между которыми соответственно установлен ряд конических роликов, и с упорным кольцом, по меньшей мере, в одном из внутренних колец обоих конических роликоподшипников. Кроме того, изобретение относится к способу производства такого сменного узла подшипников.

Как известно, подшипники колеса и ступицы колеса - наиболее востребуемые детали для подвесок колес на шасси автомобиля, которые должны выдерживать различные эксплуатационные нагрузки особенно на грузовых автомобилях. При этом решающими конкурентными преимуществами для эксплуатации таких грузовых автомобилей являются значительная прочность, а также необслуживаемое применение подшипников колеса и ступиц колеса.

В узлах подшипников для грузовых автомобилей используются преимущественно так называемые вставные узлы конических роликоподшипников.

Из DE 19833436 А1 известен узел ступицы - подшипник в сборе, имеющий двухрядный конический роликоподшипник с внутренним кольцом, наружными кольцами и множеством фиксированных обоймой конических роликов. Кроме того, с двух сторон конического роликоподшипника предусмотрены кольцеобразные уплотнения. Внутреннее кольцо нанесено на части внешнего периметра ступицы, второе внутреннее кольцо образовано частью внешней стороны ступицы.

Если в подшипнике такого или подобно сконструированного узла подшипников имеет место повреждение, то в этом случае заменяется и утилизируется весь узел ступицы колеса, несмотря на то, что ступица колеса сама по себе еще пригодна.

Даже если установка подобного узла подшипников производится, например, в мастерской, он содержит согласно уровню техники множество этапов монтажа, поясненные для примера с упрощением на фиг.1-9, в частности:

фиг.1 - очищают ступицу 2 колеса,

фиг.2 - смазывают обойму роликов 6, 6' внутреннего кольца,

фиг.3 - запрессовывают внешнее кольцо 4 первого конического роликоподшипника 1 в ступицу 2 колеса,

фиг.4 - запрессовывают внешнее кольцо 4' второго конического роликоподшипника 1' в ступицу 2 колеса,

фиг.5 - насаживают ступицу 2 колеса на внутреннее кольцо 5 второго конического роликоподшипника 1',

фиг.6 - вводят внутреннее кольцо 5, а также обойму конических роликов первого конического роликоподшипника 1 в ступицу колеса 2,

фиг.7 - задвигают упорные кольца 8 в ступицу 2 колеса и фиксируют в обоих внутренних кольцах 5, 5',

фиг.8 - вставляют уплотнение 12 первого конического роликоподшипника 1 в ступицу 2 колеса и

фиг.9 - устанавливают уплотнение 12' второго конического роликоподшипника 1 в ступицу 2 колеса.

На этих этапах монтажа подшипник колеса нужно часто поворачивать или вращать. Другие недостатки заключаются в том, что внешние кольца плотно не соединены с грязезащитой или с уплотнениями. Кроме того, часто необходимы два разных уплотнения и два отличающихся внутренних кольца.

Смазка узла подшипников происходит во время установки, так что к чистоте во время процесса монтажа должны предъявляться высокие требования.

Кроме того, DE 19833436 А1 относится к способу изготовления упомянутого узла ступицы - подшипника в сборе, позволяющему обходиться меньшим количеством этапов изготовления. При этом сначала изготавливают первые и вторые компоненты элемента конструкции обоймы роликов. Затем осуществляют вставку первых и вторых компонентов элемента конструкции обоймы роликов в общее внешнее кольцо. В заключение задвигают ступицу в сборочную единицу, состоящую из первых и вторых компонентов элемента конструкции обоймы роликов, а затем устанавливают внутреннее кольцо на ступицу. Осуществлять этот способ производства относительно трудоемко, так как дополнительно к компонентам элемента конструкции обоймы роликов отдельно требуется устанавливать внешнее кольцо и внутреннее кольцо.

Было бы более экономичным, в частности, для эксплуатационников грузовых автомобилей сохранять ступицу колеса и заменять только поврежденный подшипник колеса или оба подшипника колеса. Однако в случае вставных подшипников колеса с коническими роликоподшипниками исходят из того, что ремонтные мастерские не берутся за дорогостоящий и претенциозный демонтаж и установку узлов подшипников. Для установки узла подшипников потребовались бы соответствующие технические знания и опыт, специальные инструменты и абсолютная чистота, чем во многих случаях большинство мастерских не располагают. Таким образом, замена полного узла ступицы колеса становится трудоемкой и дорогой.

Задачей изобретения является создание сменного узла подшипников, а также способ производства такого узла подшипников, который можно устанавливать без специальных технических знаний и без специальных инструментов простыми имеющимися в ремонтных мастерских вспомогательными инструментами, без особых требований к чистоте при установке.

В основу изобретения легло то, что при повреждении подшипника колеса полная замена узла ступицы колеса неэкономична и дороже, чем замена только подшипника колеса.

Исходя из этого, сущность изобретения составляет сменный узел подшипников, например, для грузовых автомобилей со ступицей колеса и двумя коническими роликоподшипниками, соответственно имеющими внешнее кольцо и внутреннее кольцо, между которыми установлен соответственно ряд конических роликов и с упорным кольцом, по меньшей мере, в одном из внутренних колец конических роликоподшипников.

Кроме того, для решения поставленной задачи предусмотрено, что соответствующее внешнее кольцо обоих конических роликоподшипников имеет цилиндрическое удлинение, соосно-ориентированное к оси ступицы колеса и по направлению к внешней стороне подшипника, в которое вставлено соответственно уплотнение, и что на противоположной уплотнению стороне соответствующего конического роликоподшипника расположен фиксирующий внешнее кольцо по оси фиксирующий элемент, опирающийся на соответствующее внутреннее кольцо.

Оба элемента, то есть уплотнение и фиксирующий элемент, предпочтительно предусмотрены для того, чтобы выполнять функцию фиксации, то есть соединения внутреннего и внешнего кольца и функцию грязезащиты.

Благодаря такой конструкции создан предпочтительно предварительно собранный и более простым способом заменяемый в магазине запасных частей сменный узел подшипников, например, для грузовых автомобилей. Такой предварительно собранный узел подшипников представляет собой уплотненную и смазанную на длительный срок службы опору для ступицы колеса.

Цилиндрическое удлинение, выполненное в соответствующем внешнем кольце обоих конических роликоподшипников, соосно-ориентированное к оси ступицы подшипников в направлении к внешней стороне подшипника, служит соответственно в качестве гнезда для уплотнений подшипников. Кроме того, размеры фиксирующего элемента, фиксирующего внешнее кольцо по оси и одновременно опирающегося на внутреннее кольцо, рассчитаны так, что образуется место хранения смазочного материала, предпочтительно густой смазки, снабжающее конический роликоподшипник смазкой во время эксплуатации. Для этого фиксирующий элемент образует вместе с внешним кольцом и внутренним кольцом приемную камеру смазки.

Для выполнения установки отдельных конических роликоподшипников при помощи простой ровной пластины или похожего конструктивного элемента, без воздействия на конические ролики возникающими при установке усилиями и не повреждая в отдельных случаях дорожек качения подшипника качения во внутреннем кольце или внешнем кольце, ширина и осевая длина соответствующего внешнего кольца подобрана так, что усилия установки направляются только на соответствующее внешнее кольцо. Этого достигают согласно другому выполнению заявленного узла подшипников посредством того, что цилиндрическое удлинение, соосно-ориентированное к оси ступицы колеса по направлению к внешней стороне подшипника соответствующего внешнего кольца, незначительно выдается относительно торцевой стороны относящегося внутреннего кольца, в частности, длиннее по оси, чем присоединенное внутреннее кольцо.

При этом размер выступающей части цилиндрического удлинения соответствующего внешнего кольца рассчитан так, что он достаточно большой даже при запрессовывании внешнего кольца в ступицу колеса и сопутствующем при этом сужении внешнего кольца, а также при следующем за этим осевом смещении точки контакта конических роликов. Этим обеспечивается возможность последующего ввода присоединенного внутреннего кольца и то, что усилия установки не направлены на конические ролики.

Изобретение относится также к способу изготовления сменного узла подшипников, например, для грузовых автомобилей со ступицей колеса и двумя коническими роликоподшипниками, соответственно имеющими внешнее кольцо и внутреннее кольцо, между которыми соответственно расположен ряд конических роликов, и с упорным кольцом, по меньшей мере, в одном из внутренних колец конических роликоподшипников, причем оба конических роликоподшипника предварительно собраны соответственно, как сборочная единица. Способ содержит следующие этапы:

- осевое запрессовывание в ступицу колеса первого, предварительно полностью собранного как сборочная единица конического роликоподшипника,

- осевое запрессовывание в ступицу колеса второго, предварительно полностью собранного как сборочная единица конического роликоподшипника и

- осевое задвигание упорного кольца в соответствующие пазы, по меньшей мере, одного из внутренних колец одного из обоих конических роликоподшипников, в частности в соответствующие пазы обоих внутренних колец обоих конических роликоподшипников.

В соответствии с этим изготовление или установка сменного узла подшипников может происходить максимально в три этапа.

В случае необходимости этап осевого задвигания упорного кольца в соответствующие пазы обоих внутренних колец может быть исключен, если в соответствии с другим выполнением заявленного способа упорное кольцо уже предварительно установлено в соответствующий паз одного из внутренних колец, а затем при осевом запрессовывании второго конического роликоподшипника оно вводится в соответствующий паз другого внутреннего кольца.

Кроме того, предпочтительно, если предусмотрено, что оба конических роликоподшипника задвигают в ступицу колеса из противоположных по оси направлений.

Собранный таким образом узел подшипников позволяет более просто обращаться с ним при его установке и (или) замене, например, в ремонтной мастерской грузовых автомобилей. Установка может производиться немногими простыми этапами установки. Кроме того, при установке предъявляется меньше требований к чистоте, поскольку в заявленном узле речь идет о предварительно собранном элементе, в котором оба конических роликоподшипника уже укомплектованы внутренним кольцом и внешним кольцом и остальными относящимися деталями, смазаны и уплотнены от грязи.

Более того, узел подшипников можно неразъемно перевозить и манипулировать им. Это экономит время установки по сравнению с установкой всех отдельных деталей и стоимость монтажа по сравнению с закупкой подшипников и ступицы, поскольку применение такого предварительно собранного узла значительно малозатратнее, чем замена полного узла ступицы.

Другие преимущества вытекают также из предварительного изготовления и предварительной сборки самих конических роликоподшипников. Внешнее кольцо соответствующего конического роликоподшипника уже жестко соединено с уплотнением перед его установкой в ступицу колеса и защищает внутреннюю часть соответствующего конического роликоподшипника от загрязнения. К тому же для внутреннего кольца и внешнего кольца могут применяться конструктивно идентичные уплотнения одной заводской серии. Точно также могут найти применение внутреннее кольцо, конические ролики и обойма роликов одного серийного производства.

На фиг.1-9 прилагаемых чертежей показано множество необходимых этапов установки при изготовлении узла подшипников согласно описанному вначале уровню техники.

Далее приводится более подробное описание изобретения на примере одного варианта выполнения посредством чертежей, на которых представлено следующее:

фиг.10 - поперечный разрез двух вставленных в ступицу колеса сборочных единиц конического роликоподшипника для заявленного сменного узла подшипников;

фиг.11 - процесс запрессовывания первого конического роликоподшипника в ступицу колеса по фиг.10;

фиг.12 - процесс запрессовывания второго конического роликоподшипника в ступицу колеса по фиг.10;

фиг.13 - процесс установки упорного кольца в узел подшипников.

Изображенные на фиг.10 оба, примерно конструктивно идентичные, однако расположенные зеркально относительно друг друга конические роликоподшипники 1 и 1' устанавливаются в последующем в этой компоновке в показанную на фиг.11-13 ступицу 2 колеса узла 3 подшипников. Такой конический роликоподшипник 1, 1' имеет внешнее кольцо 4, 4' и внутреннее кольцо 5 или 5', между которыми расположен ряд конических роликов 6, 6'. Эти конические ролики 6, 6' введены известным способом в обойму 7, 7' конических роликоподшипников.

Согласно фиг.10 в коническом роликоподшипнике 1' установлено упорное кольцо 8, соединяющее оба внутренних кольца 5, 5' конических роликоподшипников 1, 1' друг с другом после их установки в ступицу 2 колеса и последующего осевого сдвига упорного кольца 8.

Внешнее кольцо 4, 4' каждого из этих обоих конических роликоподшипников 1, 1' имеет цилиндрическое удлинение 10, соосно-ориентированное относительно оси подшипника или оси 9 ступицы колеса по направлению к внешней стороне подшипника. Оно незначительно выдается в форме выступающей части 11 относительно торцевой стороны относящегося внутреннего кольца 5, 5'. Вследствие этого при установке конического роликоподшипника 1, 1' в ступицу 2 колеса, как показано на фиг.11-13, на конические ролики 6 не действуют никакие сборочные усилия, а они принимаются только лишь соответствующими внешними кольцами 4, 4'.

Отставание внутреннего кольца 5, 5' относительно внешнего кольца 4, 4' также можно учитывать посредством монтажного инструмента. Однако из-за дополнительного этапа обработки подорожал бы монтажный инструмент.

Между соосно-ориентированным относительно оси подшипника или оси 9 ступицы колеса по направлению к внешней стороне подшипника цилиндрическим удлинением 10 соответствующего внешнего кольца 4, 4' и присоединенным внутренним кольцом 5, 5' вставлено уплотнение 12, 12'. Кроме того, на противоположной к уплотнению 12 или 12' стороне конического роликоподшипника 1, 1' расположен соответственно фиксирующий по оси внешнее кольцо 4, 4' и имеющий почти Z-образное поперечное сечение фиксирующий элемент 13, 13', опирающийся на внутреннее кольцо 5 или 5'. При этом соответствующий фиксирующий элемент 13, 13' образует вместе с внешним кольцом 4,4' и внутренним кольцом 5, 5' соответственно приемную камеру 14,14' для смазки.

Согласно способу при изготовлении узла 3 подшипников, в соответствии с фиг.11, в ступицу 2 колеса, имеющую фланец 15 ступицы колеса, запрессовывают по оси один, как описано выше, предварительно собранный в качестве сборочной единицы первый конический роликоподшипник 1. Для этого ступицу 2 колеса кладут своей противоположной к фланцу 15 ступицы колеса стороной на ровную плиту 16, в то время как шток 17, например, станка или пресса оказывает усилие сжатия через инструмент 18 с пластиной и ведущим пальцем в направлении стрелки на первый конический роликоподшипник 1 по направлению к плите 16.

На втором этапе установки, согласно фиг.12, ступицу 2 колеса кладут своей ближней к фланцу 15 ступицы колеса стороной на плиту 16. В завершение второй, предварительно собранный как сборочная единица конический роликоподшипник 1' запрессовывают по оси в ступицу 2 колеса, причем снова посредством штока 17 через инструмент 18 оказывают усилие сжатия на второй конический роликоподшипник 1' в направлении стрелки. В результате оба конических роликоподшипника 1 и 1' в месте со своими уплотнениями 12 или 12' фиксируются в ступице 2 колеса узла 3 подшипников.

В завершение, на третьем этапе изготовления можно осуществлять осевое задвигание упорного кольца 8 в соответствующие пазы внутренних колец 5, 5' посредством штока 17 подходящего станка в направлении стрелки, если это уже не произошло при установке второго конического роликоподшипника 1.

Изобретение относится к сменному узлу подшипников, например, для грузовых автомобилей. Сменный узел (3) подшипников, например, для грузовых автомобилей со ступицей (2) колеса и двумя коническими роликоподшипниками (1, 1′), содержащими внешнее кольцо и внутреннее кольцо, между которыми установлен ряд конических роликов, и с упорным кольцом (8), установленным, по меньшей мере, в одном из внутренних колец. Внешнее кольцо обоих роликоподшипников (1, 1′) имеет цилиндрическое удлинение, соосно-ориентированное к оси ступицы колеса и по направлению к внешней стороне подшипника, в которое вставлено уплотнение. На противоположной уплотнению стороне соответствующего конического роликоподшипника (1, 1′) расположен фиксирующий внешнее кольцо по оси фиксирующий элемент, опирающийся на соответствующее внутреннее кольцо. Узел выполнен в виде предварительно собранного узла с возможностью неразъемной транспортировки и манипулирования им. Цилиндрическое удлинение на соответствующем внешнем кольце выполнено в виде гнезда для уплотнения. Технический результат: создание сменного узла подшипников, который при установке не требует специальных технических знаний и инструментов, и особых требований к чистоте. 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Сменный узел (3) подшипников, например, для грузовых автомобилей, со ступицей (2) колеса и двумя коническими роликоподшипниками (1, 1′), содержащими внешнее кольцо (4, 4′) и внутреннее кольцо (5, 5′), между которыми установлен ряд конических роликов (6), и с упорным кольцом (8), установленным, по меньшей мере, в одном из внутренних колец (5, 5′) конических роликоподшипников (1, 1′), причем внешнее кольцо (4, 4′) обоих конических роликоподшипников (1, 1′) имеет цилиндрическое удлинение (10), соосно-ориентированное к оси (9) ступицы колеса и по направлению к внешней стороне подшипника, в которое вставлено уплотнение (12, 12′), причем на противоположной уплотнению (12, 12′) стороне соответствующего конического роликоподшипника (1, 1′) расположен фиксирующий внешнее кольцо (4, 4′) по оси фиксирующий элемент (13, 13′), опирающийся на соответствующее внутреннее кольцо (5, 5′), причем узел подшипников выполнен в виде предварительно собранного узла с возможностью неразъемной транспортировки и манипулирования им, отличающийся тем, что цилиндрическое удлинение (10) на соответствующем внешнем кольце (4, 4′) выполнено в виде гнезда для уплотнения.

2. Сменный узел подшипников по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическое удлинение (10) соответствующего внешнего кольца (4, 4′), соосно-ориентированное к оси (9) ступицы колеса и по направлению к внешней стороне подшипника, незначительно длиннее торцевой стороны внутреннего кольца (5, 5′).

3. Сменный узел подшипников по п.1 или 2, отличающийся тем, что фиксирующий элемент (13, 13′) образует вместе с внешним кольцом (4, 4′) и внутренним кольцом (5, 5′) приемную камеру (14, 14′) для смазки.

4. Сменный узел подшипников по п.1 или 2, отличающийся тем, что упорное кольцо (8) выполнено с возможностью предварительной установки в пазу одного из внутренних колец (5, 5′) и предназначено для ввода в соответствующий паз другого внутреннего кольца (5, 5′) при запрессовывании в осевом направлении второго конического роликоподшипника (1, 1′).

5. Сменный узел подшипников по п.3, отличающийся тем, что упорное кольцо (8) выполнено с возможностью предварительной установки в пазу одного из внутренних колец (5, 5') и предназначено для ввода в соответствующий паз другого внутреннего кольца (5, 5') при запрессовывании в осевом направлении второго конического роликоподшипника (1, 1′).

6. Сменный узел подшипников по п.1 или 2, отличающийся тем, что уплотнение (12, 12′) и фиксирующий элемент (13, 13′) предназначены для соединения внутреннего кольца (5, 5′) и внешнего кольца (4, 4′), а также для грязезащиты.